Методы совершенствования технологии вакуумной осушки газопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат наук Кудрявцев, Дмитрий Алексеевич

• Кудрявцев, Дмитрий Алексеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Кудрявцев, Дмитрий Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

ГЛАВА 1 Анализ теоретических и экспериментальных работ в области

осушки, современное состояние способов, технологий, технических средств и нормативных требований к качеству осушки газопроводов

1.1 Теоретические и экспериментальные работы в области осушки

1.2 Способы осушки газопроводов

1.3 Опыт применения способов, технологий и технических средств 24 для осушки газопроводов

1.4 Нормативные требования к качеству осушки газопроводов 27 ГЛАВА 2 Подбор оборудования и разработка методов повышения

эффективности технологии вакуумной осушки газопроводов

2.1 Подбор оборудования для вакуумной осушки газопроводов

2.2 Методы повышения эффективности технологии вакуумной 41 осушки газопроводов

ГЛАВА 3 Разработка методики расчета продолжительности вакуумной 48 осушки газопроводов

3.1 Технологические параметры, влияющие на продолжительность 48 вакуумной осушки газопроводов

3.2 Методика расчета продолжительности вакуумной осушки 57 газопроводов

3.3 Определение продолжительности вакуумной осушки 69 газопроводов в ходе производства работ

ГЛАВА 4 Исследование процессов и областей применения вакуумной

осушки газопроводов

4.1 Исследование процессов вакуумной осушки

4.2 Методика расчета теплового баланса в процессе вакуумной 78 осушки газопроводов

4.3 Методика расчета параметров сублимации в процессе 89 вакуумной осушки газопроводов

4.4 Предотвращение замерзания влаги в процессе вакуумной 104 осушки газопроводов

4.5 Способы растепления льда, образовавшегося в процессе 108 вакуумной осушки газопроводов

Основные результаты и выводы

Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы совершенствования технологии вакуумной осушки газопроводов»

I ВВЕДЕНИЕ

■ Основная задача газовой отрасли, как одной из главных составляющих топливно-энергетического комплекса России, состоит в своевременном

■ обеспечении природным газом как отечественных, так и зарубежных потребителей.

В В настоящее время ОАО «Газпром» реализует такие проекты, как «Ямал»,

ш «Восточная газовая программа», «Штокмановский проект». В связи с предстоящим в ближайшие годы вводом в эксплуатацию магистральных I газопроводов (МГ) «Северный поток», «Южный поток» и МГ проекта «Восточная газовая программа», планируется значительное увеличение экспортных поставок | природного газа.

а По данным ОАО «Газпром» [1] к 2020 году прогнозируемый уровень

™ потребления природного газа в европейских странах составит около 700 млрд. м3 Я в год, что выше уровня 2009 года на 12,5%. В Северной Америке объемы потребляемого природного газа к 2020 году превысят 880 млрд. м3 в год (рост на Щ 6,5% по сравнению с 2009 годом), а в странах Азиатско-Тихоокеанского региона — (АТР) - более 710 млрд. м3 в год (рост на 59% по сравнению с 2009 годом).

■ Важным качественным параметром природного газа является его Я влагосодержание, характеризуемое значением его температуры точки росы (ТТР)

по воде при нормируемом давлении. ТТР природного газа по воде - температура Щ при конкретном давлении, при которой начинается конденсация паров воды [2]. т С повышенным влагосодержанием природного газа связаны такие

■ проблемы, как образование гидратов, увеличение гидравлического сопротивления

■ (ГС) газопровода, рост потребной мощности на его компримирование. Попадание воды в жидкой фазе в центробежные нагнетатели (ЦН) газоперекачивающих

| агрегатов (ГПА) ведет к повышению уровня вибрации и осевому сдвигу ротора и ЦН, износу лопаток рабочих колес и уплотнений «масло-газ», приводящих к

■ увеличению расхода турбинного масла. В итоге газотранспортные предприятия Ш несут повышенные материальные затраты, связанные с необходимостью

проведения аварийных ремонтов оборудования, перерасходом топливного газа.

I 4

В настоящее время требования к влагосодержанию природного газа установлены СТО Газпром 089-2010 [3]. Согласно данного документа значение

7

ТТР газа по воде при давлении 40 кгс/см" для районов с умеренным климатом в течение года не должно превышать минус 10°С, а для районов с холодным климатом в летний период (с мая по сентябрь) - не выше минус 14°С, в зимний период (с октября по апрель) - не выше минус 20 "С.

На месторождениях промысловые установки осушки проектируют и эксплуатируют с учетом требований [3], что позволяет обеспечивать требуемые значения ТТР газа по воде, поставляемого отечественным потребителям.

В целях снижения влажности транспортируемого природного газа на граничных участках экспортных МГ проектируют дополнительные установки осушки, обеспечивающие качество природного газа в соответствии с требованиями экспортных контрактов [4].

Нормативное требование по качеству осушки полости МГ после их испытаний, установленное отраслевым стандартом СТО Газпром 2-2.1-249-2008 [5], соответствует ТТР по воде, не превышающей величину минус 20°С при атмосферном давлении. Нормативное требование к качеству осушки после пневматических испытаний участков ЛЧ МГ, проложенных в талых и сезонно-мерзлых грунтах, установленное СТО Газпром 2-3.5-354-2009 [6], также соответствует ТТР по воде минус 20°С при Ратм, а в условиях многолетнемерзлых грунтов - минус 30°С при Ратм.

Повышение влажности транспортируемого природного газа может быть следствием нарушения проектных технологических режимов работы промысловых установок осушки, дополнительных установок осушки экспортного газа или же обусловлено поступлением влаги в полость МГ по причине невыполнения или некачественного выполнения работ по осушке технологических трубопроводов и оборудования (ТТиО) КС и линейной части (ЛЧ) МГ после проведения гидравлических испытаний при производстве строительно-монтажных работ, восстановительных работ после аварий, капитальных ремонтов.

Применяемая в настоящее время технология вакуумной осушки (ВО) предусматривает откачку из полости осушаемых газопроводов влажного воздуха и водяного пара до достижения нормативного абсолютного давления 1 мбар, соответствующего значению ТТР минус 20°С при Р;1ТМ.

ВО ведется с использованием несовершенного вакуумного оборудования, а технология производства работ не уделяет должного внимания таким вопросам, как удаление остатков воды перед ВО ТТиО КС, учет влияния ГС осушаемых объектов на процесс осушки, подтверждение полученного качества осушки, что, зачастую в условиях сжатых сроков ввода объектов транспорта газа в эксплуатацию, негативно отражается на качестве газа.

Кроме того, отсутствует методическая база, позволяющая провести ВО газопроводов в минимально возможные сроки и при минимуме энергозатрат. Актуальна необходимость разработки методики, позволяющей определять (прогнозировать и корректировать в ходе производства работ) продолжительность ВО газопроводов, методики расчета теплового баланса участков газопроводов при ВО, позволяющей оценить риск замерзания остатков воды в полости осушаемого газопровода, и, соответственно, методики расчета параметров сублимации льда, позволяющую определить динамику их изменения в ходе ВО газопроводов.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности темы диссертации. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Разработка методов совершенствования технологии и расчета процессов вакуумной осушки газопроводов, позволяющих повысить ее эффективность в зависимости от условий производства работ.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Провести анализ теоретических и экспериментальных работ в области осушки, современного состояние способов, технологий, технических средств и нормативных требований к качеству осушки газопроводов.

Подобрать оптимальное вакуумное оборудование и разработать методы повышения эффективности технологии вакуумной осушки газопроводов.

Разработать методику расчета продолжительности вакуумной осушки газопроводов.

Провести исследование процессов и областей применения вакуумной осушки газопроводов и разработать методики расчета теплового баланса и расчета параметров сублимации в процессе вакуумной осушки газопроводов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

Обоснован выбор вакуумного оборудования для Вакуумно-азотного комплекса, обеспечивающего эффективное производство работ по подготовке полости испытанных участков ЛЧ МГ, трубопроводов КС к заполнению природным газом.

Впервые разработана методика определения продолжительности вакуумной осушки газопроводов, позволяющая рассчитывать параметры процесса осушки, прогнозировать и корректировать в ходе производства работ ожидаемый срок окончания осушки в зависимости от геометрических объемов газопроводов, количества влаги в их полости перед осушкой, температуры грунта на глубине их заложения (Тгр), производительности вакуумных модулей и их числа.

Впервые разработана методика расчета теплового баланса процесса вакуумной осушки участков газопроводов, позволяющая оценивать возможность замерзания остатков воды в полости осушаемого газопровода при различных Т1р , количестве влаги в газопроводе перед его осушкой и объемных производительностях вакуумных модулей.

Впервые разработана методика расчета параметров сублимации льда в ходе вакуумной осушки газопроводов.

На основе разработанных методов получены новые результаты, позволившие предложить:

• соотносить начало третьего этапа вакуумной осушки (переход вакуумного модуля на максимальную производительность) вместо ранее фиксированного значения (103 Па) с моментом достижения в осушаемой полости давления насыщенных паров воды при Тф па момент проведения работ;

• применять способ продувки подогретым азотом (с использованием азотного модуля Вакуумно-азотного комплекса) для удаления льда, образующегося при вакуумной осушке трубопроводов КС Ду 700 мм и менее;

• учитывать гидравлические сопротивления газопроводов в процессе их вакуумной осушки и проводить ее до достижения абсолютного давления на входе вакуумного модуля менее 102 Па;

• вести вакуумную осушку (с использованием вакуумного модуля Вакуумно-азотного комплекса) с целью интенсификации сублимации льда до достижения значений абсолютного давления, соответствующего не нормативному значению 102 Па, а значениям абсолютных давлений на уровне 10 Па.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Обоснование выбора вакуумного оборудования, позволившее повысить его объемную производительность и ресурс, а также снизить весогабаритные параметры и энергопотребление;

2. Методы повышения эффективности технологии вакуумной осушки газопроводов, обеспечивающие:

• порядок работ по удалению воды из трубопроводов КС;

• соотношение начала третьего этапа вакуумной осушки с моментом достижения в осушаемой полости давления насыщенных паров воды при Тгр на момент проведения работ;

• учет гидравлического сопротивления осушаемых газопроводов при проведении вакуумной осушки;

3. Методика определения продолжительности вакуумной осушки, позволяющая прогнозировать и корректировать в ходе производства работ ожидаемый срок окончания осушки;

4. Методика расчета теплового баланса процесса вакуумной осушки, позволяющая оценивать возможность замерзания остатков воды в полости осушаемого газопровода;

5. Методика расчета параметров сублимации, позволяющая определять продолжительность сублимации льда в процессе вакуумной осушки газопроводов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Совершенствование технологии вакуумной осушки с использованием оборудования Вакуумно-азотного комплекса отражено в Специальных рабочих инструкциях на производство работ по осушке участков ЛЧ МГ и трубопроводов КС, разрабатываемых ОАО «Оргэнергогаз».

Результаты работы включены в СТП 309 - 06 «Порядок проведения работ по осушке полости линейной части газопроводов, технологических трубопроводов и оборудования компрессорных станций после гидроиспытаний при их строительстве, реконструкции и ремонте», ДОАО «Оргэнергогаз», 2006г.

К настоящему времени с применением оборудования Вакуумно-азотного комплекса и технологии вакуумной осушки выполнена осушка 35 КС и 854 км ЛЧ МГ, в процессе которой использована разработанная методическая база вакуумной осушки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты исследований были представлены: ® на XXVI тематическом семинаре «Диагностика оборудования и трубопроводов КС» (п. Небуг, Краснодарский край, 24-29 сентября 2007 г.);

• на IV международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов» (г. Геленджик, октябрь 2008г.);

• на V научно-практической конференции «Развитие инновационного потенциала молодых специалистов - значимый вклад в развитие газовой отрасли» (г. Москва, 19-22 мая 2009 г.);

• на слете-конкурсе молодых специалистов ОАО «Оргэнергогаз» (г. Саратов, 23 -27 мая 2011г.);

• на слете-конкурсе молодых специалистов ОАО «Оргэнергогаз» (п. Небуг, Краснодарский край, 20-24 мая 2013г.);

• на Юбилейной десятой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, 08-11 октября 2013г.);

1

• на V Международной молодежной научно-практической конференции «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность» (г. Москва, 19-23 ноября 2013г.).

ПУБЛИКАЦИИ

По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 3 работы в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК Министерства образования и науки РФ. Издана 1 монография. Получены 2 патента на изобретения.

Автор выражает благодарность научному руководителю к.т.н. C.B. Карпову, к.т.н. В.Г. Дубинскому, к.х.н. М.И. Усенко и к.т.н. Д.И. Ширяпову за полезные замечания и рекомендации при выполнении диссертационной работы.

Глава 1. Анализ теоретических и экспериментальных работ в области осушки, современное состояние способов, технологии, технических средств и нормативных требований к качеству осушки газопроводов

1.1 Теоретические и экспериментальные работы в области осушки

В основу теории осушки заложены закономерности тепло-массопереноса при наличие фазовых превращений в осушаемой влажной среде в ходе ее взаимодействия как с осушающим агентом, так и с поверхностью (например, с внутренней поверхностью газопровода). Данные закономерности подробно представлены в работах Р. Рида [7], Р. Берда [8], Т. Шервуда [9].

Основные положения кинетики процесса осушки впервые были сформулированы A.B. Лебедевым и П.С. Коссовичем применительно к испарению влаги из почвы и приведены в работе Я.И. Френкеля [10]. Затем, в 30-е годы прошлого века американскими учеными У.К. Льюисом и Т.К. Шервудом была применена теория диффузии для описания переноса влаги при осушке и создана система дифференциальных уравнений влаго- и теплопереноса [11, 12, 13].

Примечательно то, что данная система уравнений находится в полном согласии с основными положениями термодинамики, где процессы переноса тепла и массы рассматриваются как неразрывно связанные между собой.

Кроме того, H.A. Фукс [14] и О. Кнаке [15] рассматривают процесс осушки (испарения влаги) как технологический процесс, при котором изменяются структурно-механические, технологические и химические свойства осушаемой среды. Изменение данных свойств обусловлено тем, что в зависимости от способа осушки происходит изменение форм связи влаги с парогазовой средой над ее поверхностью, например, при замещении влажного воздуха сухим воздухом, или при удалении влаги путем испарения в ходе ВО.

В отечественной теории осушки наиболее подробно исследования статики, кинетики и динамики процесса были проведены A.B. Лыковым [16]. Кроме того, A.B. Лыковым рассмотрены вопросы переноса тепла и влаги на основе теории тепло- и массообмена, термодинамики необратимых процессов и учения о формах связи влаги с влажными материалами [17].

А.В. Лыковым сформулирована основная задача теории сушки - разработка методов расчета длительности сушки, расхода тепла на испарение и нагрев материала, а также методов определения оптимального режима сушки с учетом изменения технологических и структурно-механических свойств влажного материала в процессе его сушки.

Сегодня термин «осушка» наиболее часто встречается в лесной промышленности, где при изготовлении пиломатериалов для их осушки применяют как традиционный способ осушки теплым воздухом [18], так и новые, более энергоэкономичные способы - ВО [19] и осушка СВЧ [20]. Кроме того, способ ВО получил широкое применение в пищевой промышленности [21].

Теоретические и экспериментальные работы в области осушки применительно к газопроводам проводятся в ОАО «Оргэнергогаз» и ООО «Газпром ВНИИГАЗ». Вопросы технологии и организации работ по осушке МГ при строительстве и ремонте представлены в работах В.Г. Дубинского [6, 22-К30, 59, 63], М.И. Усенко [6, 23, 26, 27, 59, 63], М.Ю. Митрохина [31], C.B. Карпова [6, 32-34, 59, 63, 75] и Д.И. Ширяпова [6, 35, 36, 59, 63, 75].

В соответствии с технологиями капитального строительства или ремонта работы по осушке газопроводов производят после гидравлических испытаний на прочность и герметичность и последующего удаления воды. 1.2 Способы осушки газопроводов

В работе [37] описаны следующие способы осушки газопроводов:

• Пропуск по газопроводу «метанольных пробок»;

• Пропуск по газопроводу сыпучих сорбентов;

• Осушка газопроводов природным газом;

• Осушка газопроводов сухим воздухом;

• Осушка газопроводов сухим инертным газом (азотом);

• Осушка газопроводов вакуумированием.

Способ проведения работ по осушке газопроводов выбирают, исходя из экономической целесообразности, при этом учитывают особенности

геометрической конфигурации газопроводов, требуемую глубину осушки, а также качество природного газа, подаваемого в газопровод.

1.2.1 Пропуск по газопроводу «метанольных пробок»

Данный способ основан на эффекте поглощения воды с внутренней поверхности участка газопровода раствором метилового спирта (метанола). Концентрация раствора метанола с водой, закачиваемого в полость осушаемого участка газопровода, зависит от протяженности участка и требуемой глубины осушки. Например, в США, где наиболее широко в мировой практике используют данный способ, применяют 50% раствор метанола и только на относительно коротких участках газопроводов малого диаметра.

Вода, оставшаяся в виде пленки на внутренней поверхности газопровода после удаления основного объема воды, растворяется в «метанольной пробке» и вытесняется вместе с ней из полости газопровода разделительным поршнем, перемещаемым под давлением природного газа или воздуха. При этом ТТР в полости осушаемого газопровода снижается.

Схема осушки с использованием «метанольной пробки» приведена на рисунке 1.1, где представлены случаи вытеснения «метанольной пробки» природным газом (рис. 1.1а) и воздухом (рис. 1.16).

Направление движения

Разделительные поршни

Направление движения

(б)

Разделительные поршни

Рисунок 1.1 - Схема осушка газопровода «метанольной пробкой», перемещаемой по газопроводу под давлением природного газа (а) или воздуха (б)

С целью предотвращения условий для образования взрывоопасной смеси паров метанола с воздухом создают буфер в виде «азотной подушки» между «метанольной пробкой» и воздухом. «Азотные подушки формируют с помощью разделительных поршней, аналогичных поршням, используемым для формирования и перемещения по газопроводу «мстанольных пробок».

Практика показывает, что пропуск «метанольных пробок» позволяет удалить до 70% скоплений воды, что, при необходимости, облегчает возможность испарения оставшейся влаги, например, путем вакуумирования полости газопровода, кроме того, для ускорения процесса испарения остатков метанола и воды могут быть использованы пенополиуретановые поршни.

Преимущества использования «метанольных пробок»: ® Способ является эффективным при осушке трубопроводов малых диаметров до 200 мм, так как при этом требуются небольшие объемы метанола;

• Использование разделительных поршней позволяет провести дополнительную очистку полости осушаемого газопровода;

® Способ позволяет производить осушку при низких Тгр.

Недостатки использования «метанольных пробок»: ® Метанол ядовит и способен оказать отравляющее воздействие на человека;

• Опасность возникновения взрывоопасной смеси паров метанола и воздуха требует создания дополнительного буфера в виде «азотной подушки» между воздушной средой и раствором метанола;

® При осушке участков ЛЧ МГ требуется использование значительных объемов метанола. Например, для осушки полости газопровода диаметром 1400 мм протяженностью 30 км от ТТР по воде плюс 5°С до минус 5°С при содержании распределенной по всей длине газопровода воды в количестве 12 тонн потребуется 10,7 тонн метанола.

В ОАО «Газпром» растворы метанола используются в основном для предупреждения образования гидратов в полости эксплуатируемых газопроводов. При образовании в газопроводе гидратов подачу метанола производят без пропуска разделительных поршней.

1.2.2 Пропуск по газопроводу сыпучих сорбентов

Данный способ основан на эффекте адсорбции водяной пленки с поверхности линейного участка трубопровода различными видами сорбентов. Схема осушки полости газопровода сорбентом показана на рисунке 1.2.

Направление движения

Рисунок 1.2 - Схема осушки полости газопровода сорбентом

Водяная пленка, оставшаяся в полости газопровода после вытеснения основного объема воды, адсорбируется сыпучими сорбентами, перемещаемыми по газопроводу под давлением воздуха, азота или природного газа.

Для перемещения по газопроводу сыпучих сорбентов используют разделительные поршни, пространство между которыми заполнено сорбентом.

Пропуск по газопроводу сыпучих сорбентов используют в CUJA на коротких газопроводах диаметром до 300 мм.

К преимуществу данного способа можно отнести возможность многоразового использования сорбентов.

Недостатки использования сыпучих сорбентов:

• Необходимость использования специальных контейнеров для сбора сорбента;

• Необходимость регенерации сорбента после каждого использования;

• Сыпучие сорбенты не могут быть использованы при осушке ТТиО КС, так как способ требует применения поршней.

1.2.3 Осушка газопроводов природным газом

За всю историю отечественной газовой промышленности и до 1996 года осушка природным газом являлась одним из основных способов удаления влаги из полостей испытанных участков ЛЧ МГ и ТТиО КС. С изданием в 1996 году СП 111-34-96 [38] были установлены первые требования к проведению работ по

осушке газопроводов и предложены альтернативные способы осушки газопроводов (предварительно осушенным воздухом или метанолом).

Мировой и отечественный опыт использования способа осушки природным газом ограничен в основном из-за потерь газа в атмосферу. Однако, в некоторых случаях, когда отсутствуют возможности для использования альтернативных способов осушки, этот способ находит применение.

К преимуществам данного способа следует отнести:

• Доступность способа (в случае осушки газопроводов непосредственно перед их вводом в эксплуатацию);

• Способ не требует наличия какого-либо дополнительного оборудования;

• Технологическая простота применения.

К недостаткам данного способа следует отнести:

• Взрывоопасность (пределы взрываемости газа в смеси с воздухом 5 - 15%);

• Большой расход природного газа для достижения требуемой ТТР может привести к экономической нецелесообразности данного способа;

• В целях обеспечения требований по взрывобезопасности данный способ предусматривает использование буфера из азота, создаваемого с помощью разделительных поршней между зонами атмосферного воздуха и природного газа;

• Насыщенный влагой природный газ на конечном этапе осушки сбрасывают в атмосферу, что делает данный способ неэкологичным.

Схема осушки газопровода природным газом приведена на рисунке 1.3.

Направление движения

Водяная пленка

Разделительные поршни

Рисунок 1.3 - Схема осушки газопровода природным газом

1.2.4 Осушка газопроводов сухим воздухом

Данный способ наиболее распространен как в РФ, так и за рубежом.

При осушке сухим воздухом вода, оставшаяся в полости газопровода после вытеснения ее основного объема, впитывается полиуретановыми поршнями и распределяется по внутренней поверхности осушаемого газопровода.

Используют два основных способа подготовки атмосферного воздуха для осушки газопроводов.

1.2.4.1 Способ 1 - Адсорбг^я во вращающемся барабане [39] Схема осушки атмосферного воздуха во вращающемся барабане, наполненном адсорбентом, представлена на рисунке 1.4.

Сброс увлажненного воздуха в атмосферу

Атмосферный воздух

Сброс конденсата

1 Сухой воздух для осушки газопровода

Рисунок 1.4 - Схема осушки атмосферного воздуха во вращающемся барабане, наполненном адсорбентом

Влажный атмосферный воздух (после очистки в воздушном фильтре) при атмосферном давлении охлаждают в холодильной машине до температуры 1 °С 3°С с целью максимально возможной конденсации влаги из воздуха и недопущения обмерзания теплообменников холодильной машины (поддержание плюсовых температур), которое способно значительно снизить пропускную способность теплообменников и, соответственно, понизить ОП установки для осушки атмосферного воздуха.

Далее, частично осушенный воздух, пропускают через сектор (80% от объема барабана) адсорбера барабанного типа, наполненного сорбентом (например, силикагелем). Барабан постоянно вращается со скоростью 2 об/мин.

Регенерацию увлажненного сорбента производят путем продувки оставшегося сектора (20% от объема барабана) адсорбера сухим воздухом, нагретым до температуры, не превышающей 180°С. Превышение допустимой температуры регенерации может привести к изменению рельефа поверхности гранул силикагеля, что приведет к снижению его адсорбционной способности.

Основным преимуществом данного способа является то, что оборудование, применяемое для его реализации, отличается высокой ОП вырабатываемого сухого воздуха. Так, используемые в настоящее время и достаточно успешно себя зарекомендовавшие в ОАО «Газпром» установки МЭи 7000 и ]УЮи 16000 имеют ОП 7000 и 16000 м3/ч соответственно. При этом достигается ТТР сухого воздуха минус 35°С - минус 40°С.

1.2.4.2 Способ 2 - Коропжоцикловая адсорбция [40]

Схема осушки атмосферного воздуха в короткоцикловом адсорбере

Рисунок 1.5 - Схема осушки атмосферного воздуха в короткоцикловом адсорбере

Принцип работы установки короткоцикловой адсорбции основан на поочередной работе двух адсорберов А1 и А2. В то время, когда один из

адсорберов находится в рабочей фазе, другой адсорбер находится в фазе регенерации заполняющего его адсорбента (силикагеля или цеолита). Регенерация производится продувкой сухим воздухом, отбираемым из общего потока, направляемого потребителю с выхода адсорбера, находящего в рабочей фазе.

Изначально, сжатый в компрессоре воздух поступает в охладитель, где охлаждается от температуры нагнетания компрессора (50°С 80°С) до температуры, не превышающей 35 °С. Это оптимальна температура, обеспечивающая эффективную работу адсорбента на протяжении всего срока его эксплуатации (от 3 до 5 лет), кроме того, при охлаждении из воздуха конденсируются пары воды и масла, которые удаляются в фильтре.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кудрявцев, Дмитрий Алексеевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. www.gazprom.ru (официальный сайт ОАО «Газпром»).

2. ГОСТ 31370-2008 Газ природный. Руководств по отбору проб. - М.: Стандартинформ. - 2009. - 46 с.

3. СТО Газпром 089-2010 Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам. Технические условия. - М.: ООО «Газпром экспо». - 2011. - 18 с.

4. Параметры природного газа для подачи на УПРРГ для заполнения газопровода Nord Stream. Письмо технического директора компании Nord Stream С.Г. Сердюкова (№000 - 113 - МОР - LET - 09102601 от 26.10.2009 г.).

5. СТО Газпром 2-2.1-249-2008 Магистральные газопроводы. - М.: ООО «ИРЦ Газпром». - 2008. - 150 с.

6. СТО Газпром 2-3.5-354-2009 Порядок проведения испытаний магистральных газопроводов в различных природно-климатических условиях. - М.: ООО «ИРЦ Газпром». - 2009. - 156 с.

7. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей (определение и корреляция). -Л.: Химия. - 1971.-704 с.

8. Берд Р., Стюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса. - М.: Химия. - 1974. -688с.

9. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. -М.: Химия. - 1982. - 695 с.

10. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. -М.: Наука. - 1975. - 592 с.

11 .A. Powell, J. Van Den Avyle, В. Damkroger, J. Szekely and U. Pal Analysis of Multicomponent Evaporation in Electron Beam Melting and Refining of Titanium Alloys. Metall. Mater. Trans. 38B. - 1997. - 1227 c.

12. Hobler T. Prizem Chem, XII. - 1956. - 99 c.

13. Chilton Т.Н., Colburn A.P. Ind. Eng. Chem., Ind. Edio - 1934. - 1183 c.

14. Фукс H.A. Испарение и рост капель в газообразной среде. - М.: АН СССР. -1958.-92 с.

15. Кнаке О., Странскгш H.H. Механизм испарения // Сборник «Успехи физических наук». -М.: Металлургиздат. - 1959. - С. 222-282.

16. Лыков A.B. Теория сушки. - М.: Энергия. - 1968. - 470 с.

17. Лыков A.B. Тепло- и массообмен в процессах сушки. - М.: Госэнергоиздат. -1956.-432 с.

18. Расев А.И. Сушка древесины. - М.: Высшая школа. - 1980. - 181 с.

19. Мустафин З.Р. Вакуумно-кондуктивная сушка пиломатериалов с периодическим подводом тепловой энергии. Автореферат на соискание уч. ст. к.т.н. - И.: ИГХТУ. - 2008. - 17 с.

20. Гареев Ф.Х. Нетрадиционная осушка древесины: вакуумная и СВЧ // Лесная промышленность, 2004. -№5. - С. 62-65.

21. Захаренко В.А., Князев Ю.Р., Пахомов П.Л. К расчету режима вакуумной сушки растительного пищевого сырья. - X.: ХГАТиОП. - 1995. - 377 с.

22. Дубннский В.Г., Пономарев В.М., Филатов A.A., Лопатин A.C., Калинин H.A., Кудрявцев Д. А. Теория и практика осушки полости газопроводов после испытаний. -М.: Макс Пресс.-2012.-415 с.

23. Дубинский В.Г., Антипов Б.Н., Егоров И.Ф., Пономарев В.М., Усенко М.И., Кудрявцев Д.А. Способ осушки полости подводного участка магистрального газопровода после гидравлических испытаний. Патент РФ №2343379.

24. Дубинский В.Г., Кудрявцев Д.А. Методология осушки газопроводов после гидравлических испытаний // В сб. докл. IV Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов». - М.: ИРЦ Газпром. - 2008. - С. 378-386.

25. Дубинский В.Г. Исследования по механике жидкости и газов. - М.: МГУ. -1977. - 243 с.

26. Дубинский В.Г., Антипов Б.Н., Егоров И.Ф., Усенко М.PI., Вятин A.C., Братков КС., Кудрявцев Д.А. Способ осушки полости газопровода после гидравлических испытаний. Патент №2373466.

27. Губанок И.К, Дубинский В.Г., Егоров И.Ф., Усоишн В.А., Усенко М.И., Эндека Ю.С. Способ осушки полости трубопроводов и устройство для его осуществления. Патент №2272974.

28. Антипов Б.Н., Дубинский В.Г., Кудрявцев ДА. Методы моделирования процессов осушки трубопроводов // Двигатель, 2008. -№5. - С. 38-40.

29. Дубинский В.Г., Кудрявцев Д.А. Совершенствование технологий и оборудования для осушки МГ после испытаний // Нефть и газ, 2009. - №2/н. - С. 20-23.

30. Дубинский В.Г., Егоров И.Ф., Пономарев В.A4., Кудрявцев Д.А. Опыт применения новых технологий осушки газопроводов после гидравлических испытаний // Трубопроводный транспорт. Теория и практика, 2009. - №4. - С. 3841.

31. Митрохин М.Ю. Испытание магистральных газопроводов при сооружении и капитальном ремонте. - М.: Стройиздат. - 2007. - 352 с.

32. Карпов C.B., Дедешко В.Н., Котов П.Б. Способ осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, и устройство для его осуществления. Патент №2404865.

33. Ширяпов Д.И., Карпов C.B. Методические вопросы осушки магистральных газопроводов // Наука и техника в газовой промышленности, 2011. - №3. - С. 817.

34. Карпов C.B., Федотов В.В., Елфимов A.B., Ширяпов Д.И., Алихашкин A.C. Комплексный подход к систематизации требований к очистке полости, испытаниям и осушке при строительстве, реконструкции и ремонте МГ, включая подводные переходы и морские газопроводы // Тезисы докладов IV-й международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее». - М.: Газпром ВНИИГАЗ. - 2011. - С. 20-28.

35. Ширяпов Д.PI. Определение технологических параметров осушки МГ после гидроиспытаний // Тезисы докладов II научно-практической конференции ЗАО «Ямалгазинвест». - М.: ЗАО «Ямалгазинвест». - 2006. - С. 31.

36. Ширяпов Д.И. Совершенствование технологий испытания, осушки и заполнения азотом магистральных газопроводов в северных условиях. Автореферат на соискание уч. ст. к.т.н. - М.: Газпром ВНИИГАЗ. - 2011. - 126 с.

37. E.W. McAllister Pipeline rules of thumb. Handbook. Gulf Professional Publishing. -2005.-704 c.

38. СП 111-34-96 Очистка полости и испытания газопроводов. - М.: ИРЦ Газпром. - 1996.-96 с.

39. Филоненко Г.К. Сушильные установки. -М.: Госэнергоиздат. - 1952. -252 с.

40. Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. - М.: Госэнергоиздат. - 1962. - 320 с.

41. Barden A.J., Powers M.D., Karklis P. Evaluation of pipeline-drying techniques. The Pipeline Pigging Conference. Jakarta, May 27-30. - 1996. - 10 c.

42. Phil Walker 1995 - The Year of the Pig: hydrotesting and precommissioning the Yacheng pipeline. The Pipeline Pigging Conference, Jakarta, May 27-30. - 1996. -17 c.

43. Дедешко В.H., Маянц Ю.А. Осушка газопроводов перед сдачей в эксплуатацию // Газовая промышленность, 2006. -№5. - С. 40-44.

44. Hobson J.P. Desorption of Absorbed Gas and Re-Emission of Gas Previously Pumped by Jonic Pumping. Vacuum Symp. - 1961. - C. 58-60.

45. Жунь Г.Г. Исследование адсорбционно-диффузионных процессов вакуумирования и газовыделения материалов // Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 1998.-№1.-С. 22-30.

46. Жунь Г.Г., Гетмаиец В.Ф. Новые подходы к описанию процессов вакуумирования и газоотделения. - X.: ХПИ. - 2002. - 5 с.

47. Производственный норматив VN 256 - 703. Осушка трубопроводов и оборудования воздухом (Германия).

48. Производственный норматив VN 256 - 701. Технические нормы строительства газопроводов из стальных труб (Германия).

49. Промышленный стандарт 51 871.Транспортировка жидких и газообразных углеводородов (Германия).

50. Стандарт организации Ruhrgaz AG. Аналитические методы исследования качества транспортируемого природного газа (Германия).

51. Danslc Olie & Gasprodaktion: № 29-000-RB-08370. General Specification. Drying Pipelines. Общие технические условия по осушке газопроводов (Дания, 1994).

52. ASME-Guide for Gas Transmission and Distribution Piping Systems. Руководство no транспортировке природного газа и эксплуатации распределительных трубопроводных систем (США, 1985).

53. General Specification Drying Pipelines. Нормы по осушке МГ (Бельгия).

54. General Instruction Z662-99. Oil and Gas Pipeline Systems. Норматив по эксплуатации трубопроводов (Канада, 1999).

55. Rede nacional de transporte de gas natural №P-00000-SPC-PCO-0125. Ren-gasodutos, S.A. Норматив по эксплуатации газопроводов (Португалия, 2007).

56. Перечень требований к порядку организации и завершения работ по проведению гидравлических испытаний при реконструкции, ремонте и строительстве объектов добычи и транспорта газа, утвержденный заместителем председателя Правления ОАО «Газпром» А.Г. Ананенковым 11.12.2004.

57. Перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2002-2006г.г., утвержденный председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером 15.04.2002.

58. СТО Газпром 2-3,5-051-2006 Нормы технологического проектирования МГ. -М.: ИРЦ Газпром. - 2006. - 204 с.

59. СТП 309 - 06 Порядок проведения работ по осушке полости линейной части газопроводов, технологических трубопроводов и оборудования компрессорных станций после гидроиспытаний при их строительстве, реконструкции и ремонте. -М.: ДО АО «Оргэнергогаз». - 2006. - 60 с.

60. Элементные сметные нормы на осушку технологической обвязки компрессорного цеха КС МГ после гидравлических испытаний при вводе в эксплуатацию. - М.: ИРЦ Газпром. - 2005. - 25 с.

61. Регламент по осушке и удалению влаги из внутренней полости участков JI4 МГ ООО «Газпром трансгаз Ухта» и вводу их в эксплуатацию после окончания работ по строительству, реконструкции и капитальному ремонту. - У.: Севергазпром. - 2005. - 38 с.

62. Техническое задание на проектирование и изготовление опытного образца вакуумно-азотного комплекса оборудования (ВАК) для осушки и заполнения азотом КС и линейной части МГ. - М.: ДОАО «Оргэнергогаз». - 2005. - 7 с.

63. Методика определения технологических параметров в процессе осушки трубопроводов после гидравлических испытаний. - М.: ОАО «Газпром». - 2006. -15 с.

64. Липко А.И., Плысковский В.Я., Пенчко Е.А. Конструирование и расчет вакуумных систем. - М.: Энергия. - 1979. - 504 с.

65. Методические рекомендации по гидравлическому расчету металлических гофрированных труб. - М.: Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства. - 1979. - 23 с.

66. Кузьмин В.В. Физика вакуума. - СПб.: СПбГТУ. - 2000. - 35 с.

67. Фролов Е.С., Минайчев В.Е, Александрова А.Т. Вакуумная техника. - М.: Машиностроение. - 1985. - 360 с.

68. Розбери Ф. Справочник по вакуумной технике и технологии. - М.: Энергия. -1972.-456 с.

69. Розанов JI.H. Вакуумная техника. - М.: Высшая школа. - 1990. - 320 с.

70.Дэишан С. Научные основы вакуумной техники. -М.: Мир. - 1964. - 716 с.

71. Минайчев В.Е, Александрова А. Т. Вакуумная техника. - М.: Машиностроение. - 1992.-480 с.

72. Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Машиностроение. - 1967. - 160 с.

73. Тарабанов М.Г., Коркин В.Д., Сергеев B.C. Влажный воздух. - М.: НП «АВОК». - 2004. - 110 с.

74. Карабин A.M. Сжатый воздух. - М.: Машиностроение. - 1964. - 345 с.

75. Технические требования по очистке полости и испытанию МГ «Боваиенково-Ухта». - М.: ООО «ВНИИГАЗ». - 2008. - 30 с.

76. Вукалович М.П. Термодинамические свойства воды и водяного пара. - М.: МАШГИЗ.- 1955.-92 с.

77. Белоусов B.C., Нейская С.А., Ширяева Н.П., Ясников Г.П. Термодинамические свойства и процессы влажного воздуха. - Е.: У ПИ. - 2005. - 22 с.

78. Николаев Г.И. Тепловые процессы. - Улан-Удэ: ВСГТУ. - 2004. - 124 с.

79. Захарепко В.А., Пахомов П.Л., Князев Ю.Р., Богдан А.Н. Расчет скорости испарения воды с открытой поверхности в зависимости от условий ее нахождения при вакуумно-тепловой сушке. - X.: ХПИ. - 2002. - 2 с.

80. Захаренко В.А., Пахомов П.Л., Князев Ю.Р. Исследование скорости испарения воды с открытой поверхности в зависимости от давлений и температуры // Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 1998. -№4. - С. 118-119.

81. Марков И.И., Хащенко A.A., Вечер О.В. О скорости испарения жидкости с ее свободной поверхности и с поверхности нагрева // Сборник научных трудов СКГТУ, 2002. - №6. - С. 48-55.

82. Вукалович М.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. -М.: Энергия. - 1965.-416 с.

83. Хволъсон ОД. Курс физики. - М.: Госиздат. - 1932. - 680 с.

84. Яворский Б.М., Птшкий A.A. Основы физики. - М.: Наука. - 1969. - 1192 с.

85. Кириллин В.А., Сычев В.В. Техническая термодинамика. -М.: Наука. - 1983. -416 с.

86. Андрианова Т.М., Дзампов Б.В., Зубарев В.Н., Ремизов С.А. Сборник задач по технической термодинамике. - М.: Энергия. - 1981. - 240 с.

87. Богданов С.Н. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства вещества. - СПб.: СПбГАХПТ. - 1999. - 320 с.

88. Васъков Е.Т. Техническая термодинамика. - СПб.: СПбГАСУ. - 2005. - 160 с.

89. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М.: Наука. - 1972. - 720 с.

90. Михеев М.А. Основы теплопередачи. - М.: Энергия. - 1977. - 344 с.

91. Цветков О.Б., Лаптев Ю.А. Методические указания к лабораторным работам по термодинамике. - JL: ЛТИХП. - 1982. - 23 с.

92. Цветков О.Б., Лаптев Ю.А. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Общая теплотехника». - Л.: ЛТИХП. - 1982. - 32с.

93. Бондарев В.А., Процкий А.Е. Теплотехника. - Минск: Высшая школа. - 1976. -384 с.

94. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. - М.: Машиностроение. - 1973. - 344 с.

95. Техническая термодинамика и теплопередача. Методические указания к лабораторным работам для студентов всех специальностей. - СПб.: СПбГАСУ. -2008.-34 с.

96. Недужий И.А., Алабовский А.Н. Техническая термодинамика и теплопередача. - Киев: Высшая школа. - 1978. - 223 с.

97. Водяной пар. Теплопередача и теплопроводность. Методические рекомендации к практическим занятиям. - В.: ВГСХА. - 2006. - 75 с.

98. Кузьмин В.В. Вакуумные измерения. - М.: Издательство стандартов. - 1992. -228 с.